專利名稱:半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，并且更特別地涉及其中對(duì)保持于內(nèi)部存儲(chǔ)器等中的信息實(shí)施了安全措施的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)近年來(lái)，人們提出了使用加密技術(shù)來(lái)提高對(duì)半導(dǎo)體裝置的非授權(quán)訪問(wèn)的抵抗力或者防止模仿的許多安全技術(shù)。在加密技術(shù)中，使用了加密密鑰。專利文獻(xiàn)I和2公開了使用加密密鑰的安全措施的技術(shù)。
專利文獻(xiàn)I公開了一種技術(shù)在將數(shù)據(jù)寫入記錄介質(zhì)時(shí)，通過(guò)在根據(jù)加密密鑰生成的偽地址中寫入偽數(shù)據(jù)，正規(guī)數(shù)據(jù)和偽(du_y)數(shù)據(jù)按照合并的狀態(tài)記錄于記錄介質(zhì)內(nèi)。專利文獻(xiàn)I的技術(shù)防止了諸如數(shù)據(jù)復(fù)制之類的違法行為。專利文獻(xiàn)2公開了一種技術(shù)通過(guò)使用摘要表來(lái)加密不變的信息塊而生成加密值，將哈希函數(shù)(hash function)應(yīng)用于加密值以獲得哈希值，以及將該哈希值用作在一對(duì)一的基礎(chǔ)上與不變的信息塊對(duì)應(yīng)的記錄地址。在專利文獻(xiàn)2中，在摘要表內(nèi)有多個(gè)加密密鑰，以及記錄地址在這些加密密鑰間是不同的。因此，在專利文獻(xiàn)2中，能夠提高對(duì)攻擊(例如，使用生成相同哈希值的不變的信息塊來(lái)嘗試的攻擊的抵抗力)。
相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)I :日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)No. Hei 11(1999)-045508
專利文獻(xiàn)2 :日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)No. 2010-074355

發(fā)明內(nèi)容
例如，在執(zhí)行加密通信的半導(dǎo)體裝置中，諸如用于通信的加密密鑰之類的保密信息在半導(dǎo)體裝置制成之后被寫入諸如閃存的非易失性存儲(chǔ)器之內(nèi)。非易失性存儲(chǔ)器能夠由CPU (中央處理單元)訪問(wèn)，以及存儲(chǔ)于非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)的信息能夠被容易地讀取。因此存在這樣一個(gè)問(wèn)題在半導(dǎo)體裝置被分析的情況下，在其內(nèi)存儲(chǔ)了保密信息的存儲(chǔ)區(qū)域中的信息會(huì)被盜取。為了解決該問(wèn)題，在專利文獻(xiàn)I所公開的技術(shù)中，通過(guò)將偽數(shù)據(jù)寫入根據(jù)加密密鑰唯一生成的偽地址內(nèi)來(lái)提高安全級(jí)別。但是，存在著這樣一個(gè)問(wèn)題由于偽數(shù)據(jù)由裝置寫入同一地址內(nèi)，通過(guò)收集存儲(chǔ)于非易失性存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)的大量數(shù)據(jù)，其內(nèi)寫入了偽數(shù)據(jù)的地址被解密會(huì)被解密。在專利文獻(xiàn)2所公開的技術(shù)中，用于存儲(chǔ)其內(nèi)寫入了偽數(shù)據(jù)的地址的裝置被制備于半導(dǎo)體裝置內(nèi)，以防止偽數(shù)據(jù)寫入相同的地址內(nèi)。但是，該技術(shù)具有這樣的問(wèn)題響應(yīng)由于識(shí)別在地址生成時(shí)被寫入數(shù)據(jù)的地址的序列的發(fā)生而減慢，以及因?yàn)橛糜诖鎯?chǔ)地址的電路是新需要的，所以成本會(huì)增加。它還有這樣一個(gè)問(wèn)題由于保密信息和偽數(shù)據(jù)被依次寫入，因而每條保密信息受到諸如對(duì)半導(dǎo)體裝置與寫入裝置之間的信道非法訪問(wèn)的邊信道攻擊(side channel attack)之類的攻擊而被讀取。
根據(jù)本發(fā)明的代表性半導(dǎo)體裝置具有裝置所獨(dú)有的唯一碼(unique code)并且由該唯一碼生成唯一碼對(duì)應(yīng)信息。半導(dǎo)體裝置具有存儲(chǔ)區(qū)域，在該存儲(chǔ)區(qū)域中，通過(guò)加密保密信息而獲得的特定信息被存儲(chǔ)于與唯一碼對(duì)應(yīng)信息關(guān)聯(lián)的區(qū)域內(nèi)。從存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)讀出的特定信息通過(guò)使用唯一碼對(duì)應(yīng)信息來(lái)解密，以生成保密信息。
在半導(dǎo)體裝置中，存儲(chǔ)保密信息的區(qū)域由裝置所獨(dú)有的唯一碼來(lái)指定。也就是說(shuō)，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，用于存儲(chǔ)保密信息的區(qū)域在裝置間是不同的。因此，即使在收集了非易失性存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)的大量數(shù)據(jù)的情況下也難以指定存儲(chǔ)保密信息的區(qū)域。由于使用了由裝置所獨(dú)有的唯一碼唯一確定的地址區(qū)域，因而用于存儲(chǔ)其內(nèi)寫入了偽數(shù)據(jù)的地址的裝置是不必要的。此外，由于保密信息和偽數(shù)據(jù)被合并且被寫入半導(dǎo)體裝置內(nèi)，因而難以通過(guò)諸如邊信道攻擊之類的攻擊來(lái)指定保密信息。因而，在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，抑制了通過(guò)分析來(lái)盜取保密信息，并且提高了安全性。
在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，提高了關(guān)于保密信息的安全級(jí)別。


圖I是根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置以及用于將特定信息寫入半導(dǎo)體裝置的寫入裝置的框圖。
圖2是示出在第一實(shí)施例中的寫入裝置的操作程序的序列圖。
圖3是示出根據(jù)第一實(shí)施例的使用特定信息的半導(dǎo)體裝置的操作程序的序列圖。
圖4是根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置以及用于將特定信息寫入半導(dǎo)體裝置的寫入裝置的框圖。
圖5是示出根據(jù)第二實(shí)施例的寫入裝置的操作的流程圖。
圖6是示出根據(jù)第二實(shí)施例的寫入裝置的操作程序的序列圖。
圖7是示出根據(jù)第二實(shí)施例的使用特定信息的半導(dǎo)體裝置的操作程序的序列圖。
圖8是根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置以及用于將特定信息寫入半導(dǎo)體裝置的寫入裝置的框圖。
圖9是示出根據(jù)第三實(shí)施例的寫入裝置的操作程序的序列圖。
圖10是根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置以及用于將特定信息寫入半導(dǎo)體裝置的寫入裝置的框圖。
圖11是示出根據(jù)第四實(shí)施例的寫入裝置的操作程序的序列圖。
圖12是示出根據(jù)第四實(shí)施例的使用特定信息的半導(dǎo)體裝置的操作程序的序列圖。
圖13是示出用于將特定信息存儲(chǔ)于存儲(chǔ)區(qū)域的方法的另一個(gè)實(shí)例的示意圖。
圖14是示出用于將特定信息存儲(chǔ)于存儲(chǔ)區(qū)域的方法的另一個(gè)實(shí)例的示意圖。
具體實(shí)施方式
第一實(shí)施例[0029]在下文中，本發(fā)明的實(shí)施例將參照附圖來(lái)描述。圖I是示出根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I以及用于將特定信息寫入半導(dǎo)體裝置I的寫入裝置2的框圖。
如圖I所示,半導(dǎo)體裝置I具有唯一碼生成單元10、唯一碼對(duì)應(yīng)信息生成單元(例如，摘要生成單元11)、存儲(chǔ)區(qū)域12、存儲(chǔ)控制器13、解密單元(例如，哈希函數(shù)解密單元14)及加密單元15。
唯一碼生成單元10生成裝置所獨(dú)有的唯一碼。例如，唯一碼生成單元10在半導(dǎo)體裝置I的存儲(chǔ)裝置(例如，SRAM (靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器))啟動(dòng)時(shí)通過(guò)使用初始值來(lái)生成唯一碼UC。唯一碼UC是由相同設(shè)計(jì)的電路生成的值，并且是通過(guò)利用被制造為半導(dǎo)體裝置的電路具有變化的特性來(lái)生成的碼。該技術(shù)被稱為PUF (Physical Unclonable Function(物理不可復(fù)制功能))并且能夠在不需要專用硬件(例如，稱為PUF (物理不可復(fù)制功能)的防篡改芯片)的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高保密性。作為唯一碼UC，除了 PUF外，能夠使用為半導(dǎo)體裝置(例如，CPU IC)所特有的信息。
摘要生成單元11根據(jù)唯一碼來(lái)生成唯一碼對(duì)應(yīng)信息(例如，摘要值DI)。在第一實(shí)施例中，摘要生成單元11被用作唯一碼對(duì)應(yīng)信息生成單元。作為唯一碼對(duì)應(yīng)信息生成單元，可以使用根據(jù)唯一碼UC無(wú)條件地生成與地址值對(duì)應(yīng)的信息的任意單元，以及除了摘要生成單元外，能夠使用按算法來(lái)操作的電路。在存儲(chǔ)區(qū)域12內(nèi)，存儲(chǔ)著通過(guò)加密與摘要值DI關(guān)聯(lián)的區(qū)域(例如，在摘要值DI為待訪問(wèn)的地址的情況下，由摘要值DI指示的區(qū)域)內(nèi)的保密信息而獲得的特定信息。存儲(chǔ)區(qū)域12可以是非易失性存儲(chǔ)器(例如，閃存)的一部分或者非易失性存儲(chǔ)器的整個(gè)區(qū)域。存儲(chǔ)區(qū)域12是用于存儲(chǔ)通過(guò)加密保密信息獲得的特定信息的存儲(chǔ)區(qū)域，并且是用于即使在電源中斷時(shí)也保持所存儲(chǔ)的信息的存儲(chǔ)器。
存儲(chǔ)控制器13根據(jù)摘要值DI來(lái)生成用于訪問(wèn)存儲(chǔ)區(qū)域的地址并且從與該地址對(duì)應(yīng)的區(qū)域內(nèi)讀取信息。在寫入裝置2發(fā)出寫入指令的情況下，存儲(chǔ)控制器13根據(jù)該寫入指令將信息寫入存儲(chǔ)區(qū)域12內(nèi)。
更具體地，存儲(chǔ)于半導(dǎo)體裝置I內(nèi)的特定信息HF2由寫入裝置2來(lái)生成。在寫入特定信息HF2時(shí)，寫入裝置2通過(guò)合并偽值Dd和特定信息HF2來(lái)發(fā)出寫入指令。此時(shí)，寫入裝置2將唯一碼UC的摘要值DI指定為特定信息HF2的寫入地址，作為存儲(chǔ)特定信息HF2的區(qū)域。存儲(chǔ)控制器13讀取特定信息HF2，作為由半導(dǎo)體裝置I的摘要生成單元11根據(jù)唯一碼UC生成的摘要值DI的讀取地址。
哈希函數(shù)解密單元14接收由存儲(chǔ)控制器13從與唯一碼UC關(guān)聯(lián)的區(qū)域中讀取的特定信息HF2。哈希函數(shù)解密單元14利用唯一碼UC從特定信息HF2中解密出保密信息(例如，哈希函數(shù)HF1)。保密信息HFl是用于加密過(guò)程的哈希函數(shù)(例如，加密密鑰)。加密單元15通過(guò)使用哈希函數(shù)HFl來(lái)加密待傳輸?shù)男畔?，以生成加密的信息?br>如圖I所示，寫入裝置2具有摘要生成單元21、存儲(chǔ)單元22、哈希函數(shù)加密單元23、偽值生成單元24、選擇器25及緩沖器26。
摘要生成單元21通過(guò)與摘要生成單元11的算法相同的算法由唯一碼UC生成摘要值DI。被輸入摘要生成單元21的唯一碼UC與被輸入摘要生成單元11的唯一碼UC相同，并且由半導(dǎo)體裝置I來(lái)發(fā)送。也就是說(shuō)，在摘要生成單元21內(nèi)生成的摘要值DI變?yōu)榕c由半導(dǎo)體裝置I內(nèi)的摘要生成單元11生成的摘要值DI是相同的。
在存儲(chǔ)單元22內(nèi)，存儲(chǔ)著用作半導(dǎo)體裝置I內(nèi)的加密密鑰的保密信息(例如，哈希函數(shù)HFl )。哈希函數(shù)加密單元23從存儲(chǔ)單元22中讀取哈希函數(shù)HFl并且生成通過(guò)以唯一碼UC來(lái)加密哈希函數(shù)HFl而獲得的特定信息HF2。
偽值生成單元24生成將要連同特定信息HF2 —起寫入半導(dǎo)體裝置I的存儲(chǔ)區(qū)域12內(nèi)的偽值Dd。例如，偽值Dd是由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器等給出的信息，并且是通過(guò)加密與哈希函數(shù)HFl不同的值而獲得的假信息。
選擇器25是用于選擇待寫入緩沖器26內(nèi)的信息的電路。緩沖器26是臨時(shí)存儲(chǔ)偽值Dd和特定信息HF2的存儲(chǔ)裝置。例如，緩沖器26是非易失性存儲(chǔ)器，例如，DRAM (動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)。優(yōu)選地，緩沖器26是具有與半導(dǎo)體裝置I的存儲(chǔ)區(qū)域12的容量相同的容量的存儲(chǔ)裝置。
更具體地，選擇器25通過(guò)與由半導(dǎo)體裝置I的存儲(chǔ)控制器13使用摘要值DI來(lái)執(zhí)行讀取操作的算法相同的算法將信息寫入緩沖器26之內(nèi)。例如，在根據(jù)第一實(shí)施例的寫入裝置2內(nèi)，選擇器25將特定信息HF2寫入與由在緩沖器26的區(qū)域內(nèi)的摘要值DI指示的地 址對(duì)應(yīng)的區(qū)域內(nèi)，并且將偽值Dd寫入由緩沖器26中的另一地址指示的區(qū)域內(nèi)。寫入裝置2發(fā)出合并存儲(chǔ)于緩沖器26內(nèi)的信息并且將所合并的信息發(fā)送給半導(dǎo)體裝置I的指令。
現(xiàn)在將詳細(xì)地描述根據(jù)第一實(shí)施例的寫入裝置2的操作。圖2是示出寫入裝置2的操作程序的序列圖。
如圖2所示，首先，寫入裝置2在摘要生成單元21內(nèi)接收唯一碼UC(步驟SI)。摘要生成單元21生成摘要值DI (步驟S2)。摘要值被發(fā)送給選擇器25 (步驟S3)。
隨后，寫入裝置2在哈希函數(shù)加密單元23內(nèi)接收唯一碼UC (步驟S4)。哈希函數(shù)加密單元23利用唯一碼UC來(lái)加密哈希函數(shù)HFl以生成特定信息HF2 (步驟S5)。特定信息HF2被傳送到選擇器25 (步驟S6)。
寫入裝置2在偽值生成單元24內(nèi)生成偽值Dd (步驟S7)。偽值Dd被傳送到選擇器25 (步驟S8)。偽值被生成以便填充與特定信息HF2不同的緩沖器區(qū)域。至于該生成，由少量位構(gòu)成的偽值可以多次來(lái)生成，或者偽值可以立即生成。
選擇器25使用摘要值DI作為地址將所收到的特定信息HF2寫入緩沖器26中的區(qū)域內(nèi)，并且將偽值Dd寫入緩沖器26的其他區(qū)域內(nèi)(步驟S9)。寫入裝置2將特定信息HF2與存儲(chǔ)于緩沖器26內(nèi)的偽值Dd進(jìn)行合并，并且將所合并的信息傳送給半導(dǎo)體裝置I (步驟S10)。
結(jié)果，在半導(dǎo)體裝置I的存儲(chǔ)區(qū)域12內(nèi)，特定信息HF2被存儲(chǔ)于使用摘要值DI作為地址的區(qū)域內(nèi)，以及偽值Dd被存儲(chǔ)于其他區(qū)域內(nèi)。
隨后，將描述使用特定信息HF2的半導(dǎo)體裝置I的操作。圖3是示出根據(jù)第一實(shí)施例的使用特定信息HF2的半導(dǎo)體裝置的操作程序的序列圖。
如圖3所示，首先，半導(dǎo)體裝置I將由唯一碼生成單元10生成的唯一碼UC發(fā)送到摘要生成單元11和哈希函數(shù)解密單元14 (步驟Sll和S17)。然后，摘要生成單元11根據(jù)所收到的唯一碼UC來(lái)生成摘要值DI (步驟S12)。摘要值DI被傳送給存儲(chǔ)控制器13 (步驟 S13)。
存儲(chǔ)控制器13使用所收到的摘要值DI作為讀取地址并且發(fā)出讀取指令RD[DI](步驟S14)。根據(jù)讀取指令RD[DI]，存儲(chǔ)于存儲(chǔ)區(qū)域12中與摘要值DI關(guān)聯(lián)的地址內(nèi)的特定信息HF2被傳送給存儲(chǔ)控制器13 (步驟S15)。隨后，存儲(chǔ)控制器13將所收到的特定信息HF2傳送給哈希函數(shù)解密單元14 (步驟S16)。
哈希函數(shù)解密單元14用所收到的唯一碼UC來(lái)解密所收到的特定信息HF2以生成哈希函數(shù)HFl (步驟S18)。哈希函數(shù)HFl被傳送給加密單元15 (步驟S19)。半導(dǎo)體裝置I通過(guò)使用哈希函數(shù)HFl來(lái)啟動(dòng)加密的通信(步驟S20)。
用于分析通用的半導(dǎo)體裝置以及非法獲取數(shù)據(jù)的方法包括(I)用FIB (聚焦離子束)來(lái)處理半導(dǎo)體裝置以及用探針來(lái)物理分析半導(dǎo)體裝置的方法，(2)通過(guò)用電磁波(例如，激光束)照射半導(dǎo)體裝置以及在電源端子中插入噪聲來(lái)使CPU失控而非法獲取數(shù)據(jù)的故障樹分析，(3)通過(guò)觀察半導(dǎo)體裝置的消耗電流量來(lái)分析密鑰數(shù)據(jù)(key data)的泄漏分析，以及(4)直接耦接至半導(dǎo)體裝置的信號(hào)端子并且讀取信號(hào)信息的方法。
為了避免此類非法分析，在需要高安全級(jí)別的領(lǐng)域內(nèi)，使用了具有高安全級(jí)別的微型計(jì)算機(jī)(以下稱為安全微型計(jì)算機(jī))。安全微型計(jì)算機(jī)設(shè)置有保護(hù)布線區(qū)的護(hù)罩、檢測(cè) 光和信號(hào)噪聲的功能、通過(guò)將隨機(jī)數(shù)信號(hào)與信號(hào)結(jié)合來(lái)分散電流的功能等。
如上所述，通過(guò)使用安全微型計(jì)算機(jī)，能夠防止第三方對(duì)半導(dǎo)體裝置的非法分析。但是，在使用安全微型計(jì)算機(jī)的情況下，雖然能夠防止非法分析，但是會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題半導(dǎo)體裝置制造商等由于防篡改特性而無(wú)法執(zhí)行失效分析和故障分析。特別地，由于用于汽車內(nèi)的車內(nèi)微型計(jì)算機(jī)(例如，ECU)需要高可靠性，因而對(duì)半導(dǎo)體裝置的失效分析和故障分析是必要的。由于該原因，其安全級(jí)別比安全微型計(jì)算機(jī)的安全級(jí)別低的通用的微型計(jì)算機(jī)(以下稱為通用微型計(jì)算機(jī))被廣泛作為車內(nèi)微型計(jì)算機(jī)來(lái)使用。但是，近年來(lái)，針對(duì)車內(nèi)微型計(jì)算機(jī)的安全漏洞(vulnerability)來(lái)攻擊該目標(biāo)的案例被報(bào)導(dǎo)了。因此，對(duì)于車內(nèi)微型計(jì)算機(jī)，在使用通用微型計(jì)算機(jī)時(shí)仍需要半導(dǎo)體裝置的具有提高的安全級(jí)別的加密通信系統(tǒng)。
在根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中，所加密的特定信息HF2被存儲(chǔ)于與根據(jù)唯一碼UC生成的唯一碼對(duì)應(yīng)信息(例如，摘要值DI)關(guān)聯(lián)的區(qū)域內(nèi)。因此，在半導(dǎo)體裝置I中，特定信息HF2被存儲(chǔ)于在裝置間不同的區(qū)域內(nèi)。因此，用于存儲(chǔ)特定信息HF2的區(qū)域自身能夠被保持為保密的，以免被攻擊者盜取。因此，在根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I中，能夠提高存儲(chǔ)于半導(dǎo)體裝置I內(nèi)的特定信息HF2的安全性。在根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I中，在沒(méi)有使用安全微型計(jì)算機(jī)的情況下，也能夠提高安全性。
在根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I中，特定信息HF2被存儲(chǔ)于作為能夠由CPU(中央處理單元)等來(lái)訪問(wèn)的區(qū)域的存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)。但是，所存儲(chǔ)的特定信息HF2是以裝置所獨(dú)有的唯一碼UC來(lái)加密的信息。在根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I中，哈希函數(shù)HFl在必要時(shí)每次生成。因此，在維護(hù)等時(shí)，具有與作為特定信息HF2的原始信息的哈希函數(shù)HFl對(duì)應(yīng)的加密密鑰的維護(hù)人員能夠用哈希函數(shù)HFl來(lái)分析問(wèn)題。另一方面，即使在攻擊者能夠讀取特定信息HF2的情況下，攻擊者也無(wú)法了解用以加密特定信息HF2的算法并且無(wú)法根據(jù)特定信息HF2來(lái)解密出哈希函數(shù)HF1。也就是說(shuō)，根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I能夠在不犧牲對(duì)作為保密信息的哈希函數(shù)HFl的維護(hù)性能的情況下提高安全性。
根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I通過(guò)使用裝置自身的唯一碼UC來(lái)加密哈希函數(shù)HFl而生成特定信息HF2。因此，在根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I中，在解密特定信息HF2時(shí)，僅使用唯一碼UC就足夠了，并且沒(méi)有必要通過(guò)耦接至服務(wù)器等的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)獲得用于解密的加密密鑰。也就是說(shuō)，根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I在與服務(wù)器等耦接方面不需要安全措施。
此外，在根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I中，沒(méi)有必要使寫入裝置2的緩沖器26確保更多的容量作為用于存儲(chǔ)特定信息HF2的存儲(chǔ)區(qū)域的容量。因此，在根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I中，能夠有效地使用設(shè)置于半導(dǎo)體裝置I內(nèi)的存儲(chǔ)區(qū)域。
在第一實(shí)施例中，偽值和特定信息HF2由寫入裝置2按照合并的階段寫入半導(dǎo)體裝置I。因此，即使在對(duì)從寫入裝置2延伸到半導(dǎo)體裝置I的通信路徑進(jìn)行攻擊(例如，邊信道攻擊)時(shí)，攻擊者也無(wú)法區(qū)分偽值和特定信息HF2。在由寫入裝置2給半導(dǎo)體裝置I傳送哈希函數(shù)HFl的信息時(shí)，哈希函數(shù)HFl被加密為特定信息HF2。即使攻擊者能夠確定特定信息HF2，只要加密算法是未知的，攻擊者就無(wú)法獲得哈希函數(shù)HF1。根據(jù)該觀點(diǎn)，同樣地，根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I和寫入裝置2能夠提高哈希函數(shù)HFl作為保密信息的安全性。
第二實(shí)施例圖4是根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置3以及用于將特定信息寫入半導(dǎo)體裝置3的寫入裝置4的框圖。如圖4所示，半導(dǎo)體裝置3通過(guò)將存儲(chǔ)用于對(duì)裝置所獨(dú)有的唯一碼進(jìn)行糾錯(cuò)的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元31及糾錯(cuò)電路(例如，ECC電路32)添加至根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I而獲得。寫入裝置4通過(guò)將存儲(chǔ)用于對(duì)裝置的唯一碼進(jìn)行糾錯(cuò)的數(shù)據(jù)(例如，ECC碼)以及用于比較并確認(rèn)錯(cuò)誤碼于其上執(zhí)行的裝置的唯一碼的數(shù)據(jù)(例如，CRC碼表)的存儲(chǔ)單元41、糾錯(cuò)電路(例如，ECC電路42)以及用于比較并確認(rèn)唯一碼的CRC電路43添加至第一實(shí)施例的寫入裝置2而獲得。
半導(dǎo)體裝置3的ECC電路32校正包含于由唯一碼生成單元10生成的唯一碼UC內(nèi)的錯(cuò)誤以生成校正的唯一碼⑶C。更具體地，ECC電路32從存儲(chǔ)單元31中讀取與唯一碼UC對(duì)應(yīng)的ECC碼，并且根據(jù)ECC碼來(lái)校正唯一碼UC中的錯(cuò)誤以生成已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C。
在半導(dǎo)體裝置3中，根據(jù)已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C，摘要生成單元11生成摘要值DI。在半導(dǎo)體裝置3中，哈希函數(shù)解密單元14根據(jù)已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C來(lái)執(zhí)行解密過(guò)程。
寫入裝置4內(nèi)的ECC電路42校正包含于由唯一碼生成單元10生成的唯一碼UC內(nèi)的錯(cuò)誤以生成校正的唯一碼⑶C。更具體地，ECC電路42從存儲(chǔ)單元41中讀取與唯一碼UC對(duì)應(yīng)的ECC碼，并且根據(jù)ECC碼來(lái)校正唯一碼UC內(nèi)的錯(cuò)誤以生成已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C。存儲(chǔ)于存儲(chǔ)單元41內(nèi)的ECC碼與存儲(chǔ)于半導(dǎo)體裝置3中的存儲(chǔ)單元31內(nèi)的ECC碼是相同的。在相同的ECC碼保存于兩個(gè)裝置中的情況下，能夠確認(rèn)寫入裝置4和半導(dǎo)體裝置3的有效性。
在寫入裝置4中的CRC電路43將已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C與存儲(chǔ)于存儲(chǔ)單元41內(nèi)的CRC碼表進(jìn)行比較以確定已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C的有效性。CRC碼表是用于記錄與ECC碼關(guān)聯(lián)的有效唯一碼的表格的數(shù)據(jù)。在CRC電路43確定已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C為有效的情況下，它將已糾錯(cuò)的唯一碼CUC供應(yīng)給摘要生成單元21和哈希函數(shù)加密單元23。另一方面，在CRC電路43確定已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C為無(wú)效的情況下，寫入裝置4停止寫入哈希函數(shù)HFl的過(guò)程。
現(xiàn)在將描述根據(jù)第二實(shí)施例的寫入裝置4的操作。圖5是示出根據(jù)第二實(shí)施例的寫入裝置4的操作的流程圖。
首先，寫入裝置4接收來(lái)自半導(dǎo)體裝置3的未校正的唯一碼UC(步驟S21)。隨后，寫入裝置4將ECC碼從存儲(chǔ)單元41傳送到ECC電路42(步驟S22)。ECC電路42校正未校正的唯一碼UC中的錯(cuò)誤以生成已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C (步驟S23)。
寫入裝置4將CRC碼表從存儲(chǔ)單元41傳送到CRC電路43 (步驟S24)。寫入裝置4將CRC碼表與CRC電路43內(nèi)的已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C進(jìn)行比較(步驟S25)。在CRC碼與已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C于步驟S25的比較中不匹配的情況下(步驟S26中的否)，寫入裝置4停止寫入特定信息HF2的過(guò)程。另一方面，在CRC碼與已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C匹配的情況下(步驟S26中的是)，寫入裝置4進(jìn)入到寫入特定信息HF2的過(guò)程。
在步驟S26確定CRC碼與已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C相匹配的情況下，寫入裝置4根據(jù)已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C來(lái)生成摘要值DI (步驟S27)。在步驟S27之后，寫入裝置4以已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C來(lái)加密哈希函數(shù)HFl以生成特定信息HF2 (步驟S28)。
寫入裝置4將特定信息HF2和偽值Dd存儲(chǔ)于緩沖器26內(nèi)(步驟S29)。更具體地， 在步驟S29中，將特定信息HF2存儲(chǔ)于其地址是在緩沖器26的區(qū)域中的摘要值DI的區(qū)域內(nèi)，以及將偽值Dd存儲(chǔ)于其地址不是在緩沖器26的區(qū)域中的摘要值DI的區(qū)域內(nèi)。隨后，寫入裝置4將特定信息HF2與偽值Dd進(jìn)行合并，并且將所合并的信息發(fā)送給半導(dǎo)體裝置3(步驟S30)。
在圖5的流程圖中，當(dāng)CRC電路43確定已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C不是正規(guī)的唯一碼時(shí)，寫入裝置4不將特定信息HF2傳送到半導(dǎo)體裝置3。使用該方法和CRC碼，在半導(dǎo)體裝置3不是正規(guī)的半導(dǎo)體裝置的情況下，能夠防止特定信息HF2被傳送給不正規(guī)的半導(dǎo)體裝置3。
圖6是示出根據(jù)第二實(shí)施例的寫入裝置4的操作程序的序列圖。如圖6所示，首先，寫入裝置4接收來(lái)自半導(dǎo)體裝置3的未校正的唯一碼UC (步驟S31)。隨后，寫入裝置4通過(guò)使用ECC電路42中的ECC碼來(lái)校正唯一碼UC內(nèi)的錯(cuò)誤以生成已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C(步驟S32)。已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C被傳送到CRC電路43 (步驟S33)。
在寫入裝置4中，CRC電路43應(yīng)用來(lái)自CRC碼表41的對(duì)應(yīng)的CRC碼，將已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C與CRC碼進(jìn)行比較，并確定已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C的有效性(步驟S34)。在步驟S34確定已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C為無(wú)效的情況下，過(guò)程停止。另一方面，當(dāng)步驟S34確定已糾錯(cuò)的唯一碼CUC為有效時(shí)，過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行。
在步驟S34的過(guò)程之后，執(zhí)行特定信息HF2和偽值Dd的生成以及特定信息HF2和偽值Dd的傳送。具體地，在寫入裝置4中，已糾錯(cuò)的唯一碼UC由CRC電路43傳送到摘要生成單元21和哈希函數(shù)加密單元23 (步驟S35和S38)。摘要生成單元21根據(jù)已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C來(lái)生成摘要值DI (步驟S36)。摘要值DI被傳送到選擇器25 (步驟S37)。
隨后，寫入裝置4用已糾錯(cuò)的唯一碼UC來(lái)加密哈希函數(shù)HFl以在哈希函數(shù)加密單元23中生成特定信息HF2 (步驟S39)。特定信息HF2被傳送給選擇器25 (步驟S40)。
寫入裝置4在偽值生成單元24中生成偽值Dd (步驟S41)。偽值Dd被傳送給選擇器25 (步驟S42)。偽值Dd被生成使得緩沖器區(qū)域除了特定信息HF2外都被占用。少量位的偽值Dd能夠多次來(lái)生成，或者偽值Dd能夠立即生成。
選擇器25將所收到的特定信息HF2寫入其地址是緩沖器26內(nèi)的摘要值DI的區(qū)域，以及將偽值Dd寫入緩沖器26中的其他區(qū)域內(nèi)(步驟S43)。寫入裝置4將存儲(chǔ)于緩沖器26內(nèi)的特定信息HF2和偽值Dd進(jìn)行合并，并且將所合并的信息傳送給半導(dǎo)體裝置3 (步驟S44)。[0078]隨后，將描述使用特定信息的半導(dǎo)體裝置3的操作HF2。圖7是示出根據(jù)第三實(shí)施例的使用特定信息HF2的半導(dǎo)體裝置的操作程序的序列圖。
如圖7所示，首先，半導(dǎo)體裝置I將由唯一碼生成單元10生成的未校正的唯一碼UC發(fā)送到ECC電路32 (步驟S51)。ECC電路32讀取來(lái)自存儲(chǔ)單元31的ECC碼并且校正唯一碼UC內(nèi)的錯(cuò)誤以生成已糾錯(cuò)的唯一碼UCU (步驟S52)。ECC電路32將已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C傳送給摘要生成單元11和哈希函數(shù)解密單元14 (步驟S53和S59)。隨后，摘要生成單元11根據(jù)所收到的已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C來(lái)生成摘要值DI (步驟S54)。摘要值DI被傳送到存儲(chǔ)控制器13 (步驟S55)。
存儲(chǔ)控制器13將所收到的摘要值DI用作讀取地址并且發(fā)出讀取指令RD[DI](步驟S56)。根據(jù)讀取指令RD [DI]，存儲(chǔ)于與摘要值DI關(guān)聯(lián)的地址內(nèi)的特定信息HF2從存儲(chǔ)區(qū)域12中傳送到存儲(chǔ)控制器13 (步驟S57)。隨后，存儲(chǔ)控制器13將所收到的特定信息HF2傳送給哈希函數(shù)解密單元14 (步驟S58)。 哈希函數(shù)解密單元14用所收到的已糾錯(cuò)的唯一碼CUC來(lái)解密所收到的特定信息HF2以生成哈希函數(shù)HFl (步驟S60)。哈希函數(shù)HFl被傳送給加密單元15 (步驟S61)。半導(dǎo)體裝置I通過(guò)使用哈希函數(shù)HFl來(lái)啟動(dòng)加密通信(步驟S62)。
如上所述，通過(guò)提供糾錯(cuò)電路(例如，ECC電路32)，即使在唯一碼UC是例如由于生成原理而在隨機(jī)位內(nèi)包含錯(cuò)誤的PUF時(shí)，根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置3也能夠通過(guò)使用經(jīng)由校正錯(cuò)誤而獲得的校正的唯一碼CUC來(lái)執(zhí)行與根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I的操作類似的操作。PUF是裝置所獨(dú)有的值，并且即使在電路相同時(shí)，具有相同值的碼也無(wú)法生成。因此，通過(guò)使用PUF，能夠提高安全性。
由于在生成唯一碼時(shí)沒(méi)有必要由半導(dǎo)體裝置3和寫入裝置4發(fā)送/接收ECC碼來(lái)生成唯一碼UC，因而保持了 ECC碼的保密性。由于寫入裝置4具有與存儲(chǔ)于半導(dǎo)體裝置3的存儲(chǔ)單元31內(nèi)的ECC碼相同的ECC碼，因而能夠確定半導(dǎo)體裝置3對(duì)于寫入裝置4的有效性或者寫入裝置4對(duì)于半導(dǎo)體裝置3的有效性。在寫入裝置4和半導(dǎo)體裝置3中的任意一個(gè)裝置為無(wú)效的情況下，存儲(chǔ)于半導(dǎo)體裝置3內(nèi)的ECC碼以及存儲(chǔ)于寫入裝置4內(nèi)的ECC碼不匹配。另一方面，在半導(dǎo)體裝置3中經(jīng)過(guò)了糾錯(cuò)的唯一碼UC以及在寫入裝置4中經(jīng)過(guò)了糾錯(cuò)的唯一碼UC是相同的。在將不同的ECC碼應(yīng)用于相同的唯一碼的情況下，沒(méi)有進(jìn)行適當(dāng)?shù)募m錯(cuò)。因此，對(duì)其執(zhí)行與原始糾錯(cuò)不同的糾錯(cuò)的已糾錯(cuò)的唯一碼CUC具有與CRC碼表內(nèi)的值不同的值。也就是說(shuō)，根據(jù)第二實(shí)施例的寫入裝置4能夠通過(guò)在CRC電路43內(nèi)的CRC過(guò)程來(lái)確定半導(dǎo)體裝置3的有效性或者寫入裝置4對(duì)于半導(dǎo)體裝置3的有效性。
此外，在根據(jù)第二實(shí)施例的寫入裝置4中，在半導(dǎo)體裝置3和寫入裝置4中的任何一個(gè)的有效性有可疑的情況下，特定信息HF2的生成過(guò)程和發(fā)送過(guò)程就停止。因此，根據(jù)第二實(shí)施例的寫入裝置4能夠防止特定信息HF2 (和哈希函數(shù)HFl)泄漏到無(wú)效的半導(dǎo)體裝置3(例如，模仿)。也就是說(shuō)，根據(jù)第二實(shí)施例的寫入裝置4能夠提高半導(dǎo)體裝置3的安全性。
盡管CRC電路43在第二實(shí)施例中被用來(lái)確認(rèn)已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C的有效性，但是已糾錯(cuò)的唯一碼CUC的有效性不一定通過(guò)CRC電路來(lái)確認(rèn)，而是能夠通過(guò)別的電路來(lái)確認(rèn)，只要該電路具有能夠檢測(cè)奇偶等錯(cuò)誤以及防止錯(cuò)誤的校正的功能。
根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置3將待進(jìn)行糾錯(cuò)的碼作為發(fā)送給寫入裝置4的唯一碼UC來(lái)發(fā)送。也就是說(shuō)，在半導(dǎo)體裝置3與寫入裝置4之間的通信路徑內(nèi)，傳輸著包含錯(cuò)誤的唯一碼UC。因此，在根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置3內(nèi)，在對(duì)通信路徑進(jìn)行攻擊(例如，邊信道攻擊)的情況下同樣被分接(tap)的唯一碼UC包括錯(cuò)誤，使得攻擊者無(wú)法從所分接的信息中確定有效的唯一碼UC。也就是說(shuō)，通過(guò)使用根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置3，能夠提高通信路徑的安全性。
第三實(shí)施例
圖8是根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置3以及將特定信息寫入半導(dǎo)體裝置3的寫入裝置4a的框圖。如圖8所示，在第三實(shí)施例中，將描述具有通過(guò)從根據(jù)第二實(shí)施例的寫入裝置4中去除CRC電路而獲得的寫入裝置4a的配置。
如圖8所示，在寫入裝置4a中，在沒(méi)有由CRC電路執(zhí)行的CRC過(guò)程的情況下，已糾錯(cuò)的唯一碼CUC被傳送給摘要生成單元21和哈希函數(shù)加密單元23。如上所述，在第三實(shí)施例中的半導(dǎo)體裝置3及寫入裝置4a與第二實(shí)施例中的半導(dǎo)體裝置3及寫入裝置4之間的 差異只是CRC電路的存在/不存在。因此，下面將只描述寫入裝置4a的操作。
圖9是示出根據(jù)第三實(shí)施例的寫入裝置4a的操作程序的序列圖。在圖9中，為了使寫入裝置4a的操作對(duì)應(yīng)于寫入裝置4的操作，用相同的參考數(shù)字來(lái)指示與寫入裝置4的操作基本上相同的操作。
如圖9所示，首先，寫入裝置4a接收來(lái)自半導(dǎo)體裝置3的待進(jìn)行糾錯(cuò)的唯一碼UC(S31)。隨后，ECC電路42通過(guò)使用ECC碼來(lái)校正唯一碼UC內(nèi)的錯(cuò)誤以生成已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C (步驟S32)。已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C被傳送給摘要生成單元21和哈希函數(shù)加密單元23 (步驟S35和S38)。摘要生成單元21根據(jù)已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C來(lái)生成摘要值DI (步驟S36)。摘要值DI被傳送給選擇器25 (步驟S37)。
隨后，寫入裝置4a通過(guò)哈希函數(shù)加密單元23用已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C來(lái)加密哈希函數(shù)HFl，以生成特定信息HF2 (步驟S39)。特定信息HF2被傳送給選擇器25 (步驟S40)。
寫入裝置4在偽值生成單元24中生成偽值Dd(步驟S41)。偽值Dd被傳送給選擇器25 (步驟S42)。偽值Dd被生成以便填充與特定信息HF2不同的緩沖區(qū)。至于該生成，由少量位構(gòu)成的偽值可以多次來(lái)生成，或者偽值可以立即生成。
選擇器25將所收到的特定信息HF2寫入使用摘要值DI作為緩沖器26中的地址的區(qū)域內(nèi)，并且將偽值Dd寫入緩沖器26的其他區(qū)域內(nèi)(步驟S43)。寫入裝置4將存儲(chǔ)于緩沖器26內(nèi)的特定信息HF2與偽值Dd進(jìn)行合并，并且將所合并的信息傳送給半導(dǎo)體裝置3 (步驟 S44)。
如上所述，在根據(jù)第三實(shí)施例的寫入裝置4a中，在CRC電路沒(méi)有執(zhí)行CRC過(guò)程的情況下，寫入特定信息HF2。即使在這種情況下，當(dāng)半導(dǎo)體裝置3和寫入裝置4a中的任意一個(gè)為無(wú)效時(shí)，寫入半導(dǎo)體裝置3內(nèi)的特定信息HF2無(wú)法通過(guò)半導(dǎo)體裝置3的已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C來(lái)讀取。原因是，由寫入裝置4a生成的摘要值DI與由半導(dǎo)體裝置3生成的摘要值DI是不同的值。在半導(dǎo)體裝置3中，例如，即使在能夠從存儲(chǔ)區(qū)域12中讀取特定信息HF2的情況下，由于用來(lái)生成特定信息HF2的已糾錯(cuò)的唯一碼⑶C與由半導(dǎo)體裝置3生成的已糾錯(cuò)的唯一碼CUC不匹配，哈希函數(shù)HFl無(wú)法由哈希函數(shù)解密單元14來(lái)解密。
因此，根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置3和寫入裝置4a只能夠在裝置為有效的情況下解密哈希函數(shù)HFl。在根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置3和寫入裝置4a中的任意一個(gè)為無(wú)效的情況下，能夠防止對(duì)哈希函數(shù)HFl的解密。也就是說(shuō)，根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置3和寫入裝置4a能夠在不使用CRC電路的情況下實(shí)現(xiàn)高安全性。
第四實(shí)施例
圖10是根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置5和寫入裝置6的框圖。如圖10所示，半導(dǎo)體裝置5具有代替了根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I的唯一碼生成單元10的唯一碼生成單元50。在半導(dǎo)體裝置5中，在存儲(chǔ)區(qū)域12內(nèi)，沒(méi)有存儲(chǔ)偽值Dd，而是存儲(chǔ)了特定信息HF21到HF2n (η表示指出所存儲(chǔ)的特定信息的個(gè)數(shù)的值)。
唯一碼生成單元50生成多個(gè)唯一碼UCl到UCn (η表示指出所生成的唯一碼的數(shù)量的值)，并且從唯一碼UCl到UCn選出一個(gè)唯一碼UCx (X表不指出所選唯一碼的編號(hào)的值)。唯一碼生成單元50將所選的唯一碼UCx給到摘要生成單元11和哈希函數(shù)解密單元14。
更具體地，唯一碼生成單元50具有唯一碼UCl到UCn和選擇電路52。唯一碼通過(guò)例如PUF (例如，SRAM電路的初始值)來(lái)配置。選擇電路52選擇唯一碼UCl到UCn中的任意一個(gè)并且將其作為唯一碼UCx來(lái)輸出。選擇電路52接收模式信號(hào)MD。在模式信號(hào)MD指 示正常的操作模式的情況下，選擇電路52輸出從唯一碼UCl到UCn選出的任意唯一碼UCx。此時(shí)，選擇電路52每當(dāng)需要選擇唯一碼時(shí)就隨機(jī)地選擇唯一碼。另一方面，在模式信號(hào)MD指示寫入模式的情況下，選擇電路52依次選擇唯一碼UCl到唯一碼UCn并且輸出它。
寫入裝置6具有存儲(chǔ)單元22、哈希函數(shù)加密單元61及緩沖器62。哈希函數(shù)加密單元61以由半導(dǎo)體裝置5依次發(fā)送的唯一碼來(lái)加密哈希函數(shù)HFl以依次生成特定信息HF21到HF2n，并且將特定信息HF21到HF2n存儲(chǔ)于緩沖器62內(nèi)。也就是說(shuō)，特定信息HF2n是通過(guò)以唯一碼UCn來(lái)加密哈希函數(shù)HFl而獲得的。特定信息HF21到HF2n被存儲(chǔ)于緩沖器62內(nèi)。寫入裝置6將存儲(chǔ)于緩沖器62內(nèi)的特定信息HF21到HF2n進(jìn)行合并，并且將所合并的信息傳送給半導(dǎo)體裝置5。
在半導(dǎo)體裝置5中，由寫入裝置6發(fā)送的特定信息HF21到HF2n被存儲(chǔ)于存儲(chǔ)區(qū)域12內(nèi)。在半導(dǎo)體裝置5中，生成了與唯一碼UCl到UCn對(duì)應(yīng)的摘要值DIl到DIn，以及特定信息HF21到HF2n被存儲(chǔ)于其地址是與用于加密過(guò)程的唯一碼對(duì)應(yīng)的摘要值的區(qū)域內(nèi)。也就是說(shuō)，在存儲(chǔ)區(qū)域12內(nèi)，通過(guò)使用多個(gè)唯一碼來(lái)加密哈希函數(shù)HFl而獲得的特定信息HF21到HF2n被存儲(chǔ)于與唯一碼UCl到UCn關(guān)聯(lián)的多個(gè)區(qū)域內(nèi)。在圖10中，摘要值DIx被示出作為摘要值DIl到Din之一。
圖11是示出根據(jù)第四實(shí)施例的寫入裝置6的操作程序的序列圖。下面將參照?qǐng)D11來(lái)描述根據(jù)第四實(shí)施例的裝置電路6的操作程序。
如圖11所示，在寫入裝置6內(nèi)的哈希函數(shù)加密單元61接收唯一碼UCl到UCn(步驟S71)。哈希函數(shù)加密單元61用唯一碼UCl到UCn來(lái)加密哈希函數(shù)HFl以生成特定信息HF21到HF2n (步驟S72)。特定信息HF21到HF2n被傳送給緩沖器62 (步驟S73)。寫入裝置6將存儲(chǔ)于緩沖器62內(nèi)的特定信息HF21到HF2n進(jìn)行合并，并且將所合并的信息傳送給半導(dǎo)體裝置5 (步驟S74)。在半導(dǎo)體裝置5中，特定信息HF21到HF2n被存儲(chǔ)于存儲(chǔ)區(qū)域12中的與唯一碼UCl到UCn關(guān)聯(lián)的多個(gè)區(qū)域內(nèi)。
現(xiàn)在將描述使用特定信息HF21到HF2n的半導(dǎo)體裝置5的操作。圖12是示出根據(jù)第四實(shí)施例的使用特定信息HF21到HF2n的半導(dǎo)體裝置5的操作程序的序列圖。
如圖12所示，半導(dǎo)體裝置5將由唯一碼生成單元10生成的唯一碼UCl到UCn中的一個(gè)作為唯一碼UCx來(lái)輸出，該唯一碼是隨機(jī)選擇的(步驟S81 )。所選的唯一碼UCx被傳送給摘要生成單元11和哈希函數(shù)解密單元14 (步驟S82和S88)。隨后，摘要生成單元11根據(jù)所收到的唯一碼UCx來(lái)生成摘要值DIx (步驟S83)。摘要值DIx被傳送給存儲(chǔ)控制器
13(步驟 S84)。
存儲(chǔ)控制器13使用所收到的摘要值Dix作為讀取地址并且發(fā)出讀取指令RD[DIx](步驟S85)。根據(jù)讀取指令RD[DIx]，存儲(chǔ)于與摘要值DI關(guān)聯(lián)的地址內(nèi)的特定信息HF2x被從存儲(chǔ)區(qū)域12中傳送到存儲(chǔ)控制器13 (步驟S86)。隨后，存儲(chǔ)控制器13將所收到的特定信息HF2傳送給哈希函數(shù)解密單元14 (步驟S87)。
哈希函數(shù)解密單元14用所收到的唯一碼UCx來(lái)解密所收到的特定信息HF2x以生·成哈希函數(shù)HFl (步驟S89)。哈希函數(shù)HFl被傳送給加密單元15 (步驟S90)。半導(dǎo)體裝置5通過(guò)使用哈希函數(shù)HFl來(lái)啟動(dòng)加密通信(步驟S91)。
在以上的描述中，在根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置5內(nèi)，存儲(chǔ)區(qū)域12由以唯一碼UCl到UCn加密的特定信息HF21到HF2n填充。半導(dǎo)體裝置5根據(jù)聯(lián)系唯一碼UCl到UCn而生成的摘要值DIl到Din來(lái)讀取能夠以唯一碼UCl到UCn來(lái)解密的特定信息HF21到HF2n，以解密哈希函數(shù)HFl。
通常，存儲(chǔ)于存儲(chǔ)區(qū)域12內(nèi)的特定信息HF2的個(gè)數(shù)是I。因此，即使在攻擊者對(duì)根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置5進(jìn)行分析時(shí)，攻擊者也無(wú)法確定存儲(chǔ)于任意區(qū)域內(nèi)的特定信息是否是真正的特定信息。通過(guò)使用半導(dǎo)體裝置5，能夠提高哈希函數(shù)HFl作為保密信息的安全性。
存儲(chǔ)于存儲(chǔ)區(qū)域12內(nèi)的特定信息以唯一碼UCl到UCn中的任意唯一碼來(lái)加密。因此，攻擊者僅參照存儲(chǔ)于存儲(chǔ)區(qū)域12內(nèi)的特定信息無(wú)法了解加密的算法。同樣能夠通過(guò)使用根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置5來(lái)提高哈希函數(shù)HFl作為保密信息的安全性。
第五實(shí)施例
在第五實(shí)施例中，將描述用于將特定信息HF2存儲(chǔ)于存儲(chǔ)區(qū)域12內(nèi)的方法的另一種形式。圖13是示出用于存儲(chǔ)特定信息HF2的方法的另一種形式的概念圖。在圖13所示的實(shí)例中，特定信息HF2被分割(split)并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)區(qū)域12中的多個(gè)區(qū)域內(nèi)。在圖13所示的實(shí)例中，摘要值DI用作指定特定信息HF2的分割數(shù)的值，并且還用作存儲(chǔ)摘要值DI的區(qū)域的頭地址。
在圖13所示的實(shí)例中，4被生成作為摘要值DI，以及特定信息HF2被表示為128位。在圖13所示的實(shí)例中，特定信息HF2的第一個(gè)32位被存儲(chǔ)于地址4的區(qū)域內(nèi)，從第33位到第64位的特定信息HF2被存儲(chǔ)于地址5的區(qū)域內(nèi)，從第65位到第96位的特定信息HF2被存儲(chǔ)于地址6的區(qū)域內(nèi)，以及從第97位到第128位的特定信息HF2被存儲(chǔ)于地址7的區(qū)域內(nèi)。由于同樣存在分割次數(shù)為I的情形，因而在存儲(chǔ)區(qū)域12內(nèi)的一個(gè)區(qū)域具有大到足以存儲(chǔ)沒(méi)有分割的特定信息HF2的容量。因此，在分割特定信息HF2以及存儲(chǔ)分割信息的情況下，空閑空間存在于一個(gè)區(qū)域內(nèi)。如圖13所示，優(yōu)選的是將偽值存儲(chǔ)于空閑空間內(nèi)，原因是由于對(duì)攻擊者隱藏了特定信息HF2。
如上所述，為了從特定信息HF2存儲(chǔ)于其內(nèi)的存儲(chǔ)區(qū)域12中讀取特定信息HF2，存儲(chǔ)控制器13生成用于從摘要值DI中讀取特定信息HF2的讀取指令。更具體地，存儲(chǔ)控制器13根據(jù)摘要值DI來(lái)計(jì)算存儲(chǔ)于存儲(chǔ)區(qū)域12中的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的特定信息的分割次數(shù)并且訪問(wèn)存儲(chǔ)區(qū)域12。存儲(chǔ)控制器13生成數(shù)量與與分割次數(shù)對(duì)應(yīng)的讀取地址，根據(jù)使用讀取地址從多個(gè)區(qū)域讀取的信息再生成特定信息HF2，并且將所再生成的特定信息HF2給到哈希函數(shù)解密單元14。在圖13所示的實(shí)例中，摘要值DI被用作特定信息HF2存儲(chǔ)于其內(nèi)的區(qū)域的頭地址，使得存儲(chǔ)控制器13根據(jù)摘要值DI來(lái)生成數(shù)量與分割次數(shù)對(duì)應(yīng)的讀取地址，包括頭地址以及在頭地址之后的讀取地址。作為存儲(chǔ)分割特定信息的位置，可以指定根據(jù)摘要值DI計(jì)算出的另一地址。
圖14是示出用于存儲(chǔ)特定信息HF2的方法的另一種形式的概念圖。在圖14所示的實(shí)例中，特定信息HF2被分割并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)區(qū)域12中的多個(gè)區(qū)域之內(nèi)。在圖14所示的實(shí)例中，摘要值DI被用作用于指定存儲(chǔ)于存儲(chǔ)區(qū)域12中的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的特定信息HF2的位數(shù)的值(分割位數(shù))，并且被用作用于存儲(chǔ)摘要值DI的區(qū)域的頭地址。
在圖14所示的實(shí)例中，“4”被生成為摘要值DI，以及特定信息HF2被表示為128位。在圖14所示的實(shí)例中，特定信息HF2被分割成4個(gè)位，以及所分割的特定信息HF2中的每一個(gè)都存儲(chǔ)于一個(gè)區(qū)域內(nèi)。由于同樣存在分割位數(shù)為128位的情形，因而在存儲(chǔ)區(qū)域 12中的一個(gè)區(qū)域具有大到足以存儲(chǔ)沒(méi)有分割的特定信息HF2的容量。因此，在特定信息HF2被分割的情況下，空閑空間存在于一個(gè)區(qū)域內(nèi)。如圖14所示，優(yōu)選的是將偽值存儲(chǔ)于空閑空間內(nèi)以使特定信息HF2對(duì)于攻擊者是隱藏的。在其中存儲(chǔ)了特定信息HF2的地址區(qū)域I到η內(nèi)，其內(nèi)寫入特定信息HF2的位置并沒(méi)有受到限制。更具體地，本發(fā)明能夠在將寫入圖
14中的地址4內(nèi)的HF2[0:3]寫入如圖14所示的從地址4的頭位開始的區(qū)域內(nèi)或者寫入其他區(qū)域內(nèi)時(shí)實(shí)現(xiàn)。
如上所述，為了從特定信息HF2存儲(chǔ)于其內(nèi)的存儲(chǔ)區(qū)域12中讀取特定信息HF2，存儲(chǔ)控制器13生成用于根據(jù)摘要值DI來(lái)讀取特定信息HF2的讀取指令。更具體地，存儲(chǔ)控制器13根據(jù)摘要值DI來(lái)計(jì)算存儲(chǔ)于存儲(chǔ)區(qū)域12中的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的特定信息HF2的位數(shù)并且訪問(wèn)存儲(chǔ)區(qū)域12。存儲(chǔ)控制器13生成數(shù)量與通過(guò)根據(jù)分割次數(shù)來(lái)分割特定信息HF2而獲得的值對(duì)應(yīng)的讀取地址，根據(jù)使用讀取地址從多個(gè)區(qū)域中讀取的信息來(lái)再生成特定信息HF2，以及將所再生成的特定信息HF2給到哈希函數(shù)解密單元14。在圖14所示的實(shí)例中，摘要值DI被用作其內(nèi)存儲(chǔ)了特定信息HF2的區(qū)域的頭地址，使得存儲(chǔ)控制器13根據(jù)摘要值DI生成數(shù)量與通過(guò)根據(jù)分割位數(shù)來(lái)分割特定信息HF2而獲得的值對(duì)應(yīng)的讀取地址，包括頭地址和在頭地址之后的讀取地址。作為存儲(chǔ)分割特定信息的位置，可以指定根據(jù)摘要值DI計(jì)算出的另一地址。
如上所述，通過(guò)根據(jù)摘要值DI來(lái)分割特定信息HF2以及將分割信息存儲(chǔ)于存儲(chǔ)區(qū)域12內(nèi)，特定信息HF2被按照在裝置間不同的記錄長(zhǎng)度存儲(chǔ)。因此，即使在攻擊者對(duì)存儲(chǔ)區(qū)域12進(jìn)行分析時(shí)，由于存儲(chǔ)于一個(gè)區(qū)域內(nèi)的特定信息HF2的記錄長(zhǎng)度在裝置間是不同的，因而攻擊者無(wú)法識(shí)別出哪些信息是特定信息HF2。也就是說(shuō)，通過(guò)根據(jù)依據(jù)在裝置間不同的唯一碼UC而生成的摘要值DI來(lái)改變特定信息HF2的記錄長(zhǎng)度，能夠提高哈希函數(shù)HFl作為保密信息的安全性。
在上述實(shí)施例的寫入裝置中，通過(guò)使用與數(shù)據(jù)被寫入其內(nèi)的半導(dǎo)體裝置的唯一碼相同的唯一碼UC，生長(zhǎng)與半導(dǎo)體裝置的摘要值相同的摘要值DI。通過(guò)使寫入裝置執(zhí)行上述分割算法，能夠正常地執(zhí)行寫入特定信息HF2的過(guò)程。
本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例，而是能夠在不脫離本發(fā)明主旨的情況下適當(dāng)?shù)馗淖儭１绢I(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，與多個(gè)實(shí)施例 相關(guān)的內(nèi)容可與一個(gè)裝置結(jié)合，例如，將從第一實(shí)施例到第二實(shí)施例的變化應(yīng)用于第四實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括 唯一碼生成單元，用于生成裝置所獨(dú)有的唯一碼； 唯一碼對(duì)應(yīng)信息生成單元，用于根據(jù)所述唯一碼來(lái)生成唯一碼對(duì)應(yīng)信息； 存儲(chǔ)區(qū)域，在該存儲(chǔ)區(qū)域中通過(guò)加密保密信息而獲得的特定信息被存儲(chǔ)于與所述唯一碼對(duì)應(yīng)信息關(guān)聯(lián)的區(qū)域內(nèi)；以及 解密單元，用于解密通過(guò)使用所述唯一碼對(duì)應(yīng)信息從所述存儲(chǔ)區(qū)域中讀取的所述特定信息以便生成所述保密信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的半導(dǎo)體裝置， 其中所述特定信息是通過(guò)使用所述唯一碼對(duì)所述保密信息進(jìn)行加密而獲得的信息，并且 其中所述解密單元通過(guò)使用所述唯一碼來(lái)解密所述特定信息以生成所述保密信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I或2所述的半導(dǎo)體裝置，其中偽值被存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)區(qū)域中與相關(guān)于所述唯一碼對(duì)應(yīng)信息的區(qū)域不同的區(qū)域內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
I到3中的任一權(quán)利要求
所述的半導(dǎo)體裝置，還包括存儲(chǔ)控制器，用于執(zhí)行通過(guò)使用所述唯一碼對(duì)應(yīng)信息來(lái)訪問(wèn)所述存儲(chǔ)區(qū)域的操作， 其中所述存儲(chǔ)控制器生成與所述唯一碼對(duì)應(yīng)信息對(duì)應(yīng)的地址，從所述存儲(chǔ)區(qū)域中與所述地址對(duì)應(yīng)的區(qū)域內(nèi)讀取所述特定信息，并且將所讀取的特定信息供應(yīng)給所述解密單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求
I到3中的任一權(quán)利要求
所述的半導(dǎo)體裝置，還包括存儲(chǔ)控制器，用于計(jì)算根據(jù)所述唯一碼對(duì)應(yīng)信息存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的所述特定信息的分割數(shù)并且訪問(wèn)所述存儲(chǔ)區(qū)域， 其中所述存儲(chǔ)區(qū)域被劃分成數(shù)量與所述分割數(shù)對(duì)應(yīng)的多個(gè)區(qū)域，并且分割的所述保密信息和偽值被結(jié)合并存儲(chǔ)于多個(gè)區(qū)域內(nèi)，并且 其中所述存儲(chǔ)控制器生成數(shù)量與所述分割數(shù)對(duì)應(yīng)的讀取地址，根據(jù)通過(guò)使用所述讀取地址從多個(gè)區(qū)域讀取的信息來(lái)再生成所述特定信息，并且將所述再生成的特定信息供應(yīng)給所述解密單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求
I到3中的任一權(quán)利要求
所述的半導(dǎo)體裝置，還包括存儲(chǔ)控制器，用于計(jì)算根據(jù)所述唯一碼對(duì)應(yīng)信息存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的所述特定信息的位數(shù)并且訪問(wèn)所述存儲(chǔ)區(qū)域， 其中所述特定信息根據(jù)所述位數(shù)來(lái)分割，分割的保密信息和偽值被結(jié)合并存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)區(qū)域中的多個(gè)區(qū)域內(nèi)，并且 其中所述存儲(chǔ)控制器生成數(shù)量與通過(guò)按所述位數(shù)來(lái)劃分所述特定信息而獲得的值對(duì)應(yīng)的讀取地址，根據(jù)通過(guò)使用所述讀取地址從多個(gè)區(qū)域中讀取的信息來(lái)再生成所述特定信息，并且將所述再生成的特定信息供應(yīng)給所述解密單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求
I到6中的任一權(quán)利要求
所述的半導(dǎo)體裝置， 其中所述唯一碼生成單元生成若干所述唯一碼，從所述若干唯一碼中選擇一個(gè)唯一碼，將所選的唯一碼供應(yīng)給所述唯一碼對(duì)應(yīng)信息生成單元和所述解密單元，并且 其中通過(guò)以多個(gè)唯一碼來(lái)加密所述保密信息而獲得的多個(gè)所述特定信息被存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)區(qū)域中與所述若干唯一碼關(guān)聯(lián)的多個(gè)區(qū)域內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
I到7中的任一權(quán)利要求
所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述保密信息是用于加密過(guò)程中的加密密鑰。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的半導(dǎo)體裝置，還包括加密電路，用于通過(guò)使用所述加密密鑰來(lái)加密待發(fā)送的信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求
I到9中的任一權(quán)利要求
所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述唯一碼是其中錯(cuò)誤位的存在或不存在根據(jù)讀取時(shí)序而變化的值。
11.根據(jù)權(quán)利要求
I到9中的任一權(quán)利要求
所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述唯一碼是物理不可復(fù)制功能PUF數(shù)據(jù)，該P(yáng)UF數(shù)據(jù)包含由于在所述半導(dǎo)體裝置的元件中的制造變化而變得不確定的位。
12.根據(jù)權(quán)利要求
I到11中的任一權(quán)利要求
所述的半導(dǎo)體裝置，還包括糾錯(cuò)電路，用于校正包含于所述唯一碼內(nèi)的錯(cuò)誤。
專利摘要
在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的半導(dǎo)體裝置具有所存儲(chǔ)的保密信息的安全性是不足的。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有裝置所獨(dú)有的唯一碼并且根據(jù)該唯一碼來(lái)生成唯一碼對(duì)應(yīng)信息。該半導(dǎo)體裝置具有其中通過(guò)加密保密信息而獲得的特定信息被存儲(chǔ)于與唯一碼對(duì)應(yīng)信息關(guān)聯(lián)的區(qū)域內(nèi)的存儲(chǔ)區(qū)域。從存儲(chǔ)區(qū)域中讀取的特定信息用唯一碼對(duì)應(yīng)信息來(lái)加密以生成保密信息。
文檔編號(hào)GKCN102842009SQ201210209584
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年6月20日
發(fā)明者押田大介, 廣川祐之, 山崎曉, 藤森隆, 塩田茂雅, 古田茂 申請(qǐng)人:瑞薩電子株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan